JPS6365414B2 - - Google Patents

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JPS6365414B2
JPS6365414B2 JP56011207A JP1120781A JPS6365414B2 JP S6365414 B2 JPS6365414 B2 JP S6365414B2 JP 56011207 A JP56011207 A JP 56011207A JP 1120781 A JP1120781 A JP 1120781A JP S6365414 B2 JPS6365414 B2 JP S6365414B2
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JP56011207A
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/20—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は適度の成型加工性、耐熱性ならびに熱
分解性を有する結合材に関するものである。詳し
くは、空気中毎分20℃の昇温速度で加熱した場
合、最大減量速度が25重量%/分以下であり、且
つ450℃における減量が30重量%以上75重量%以
下である結合材に関するものである。 粒状材料、例えば石炭粉、木炭粉、コークス粉
などの炭素材料、砂、石粉、クレー、シリカゲ
ル、灰などの無機材料等に特定の大きさと形状を
与えて工業的に利用するため結合材を用いること
がある。即ち、燃料、窯業、治金、成形品などの
用途であるが、これらの結合材に対して特別の熱
的性質を要求されることが多い。 鋳造砂中子の粘結剤は、溶融金属注湯までの工
程に対して形状を保持させるような物理的強度を
中子成型品に対して付与するものでなければなら
ないが、鋳造完了後は若干の応力を加える程度で
簡単に崩壊するものであることが望ましい。 アルミニウム合金などの比較的低融点の合金の
場合、鋳造用の溶融金属温度は700℃前後であり、
砂中子を置いて注湯したとき中子の温度は略450
℃に達し、時間の経過とともに温度は下降するも
のである。従つて鋳造完了後の中子の砂落しが容
易であるためには450℃以下の温度で熱分解が進
行するような結合剤が中子粘結材として好まし
い。 結合剤として工業用に使用されているもののう
ち、無機系結合剤は一般に400〜500℃以下の温度
では熱分解性に乏しいので、有機系結合材が好適
である。一方、有機化合物を空気中で加熱した場
合、その熱分解の仕方はCO、CO2、H2O(水蒸
気)等のガスの発生となることが一般であり、且
つその分解は狭い温度領域で短時間急激に起るこ
とが多い。このような急激な熱分解に伴う大量の
ガス発生が砂中子の粘結材に於ておこると中子自
体や鋳造金属の表面状態や寸法精度を損うことに
なる。 以上の諸要求に応えるような結合材、即ち、低
温における結合成型性と高温における緩徐な熱分
解性を具えた結合材を見出すことは甚だ困難なこ
とである。本発明者等は鋭意研究の結果、特定の
熱的特性を要求される結合剤の評価が熱天秤の減
量曲線の解析によつて行えることを着目した。即
ち空気中で20℃/分の昇温速度下に重量減量率を
測定し、450℃における減量即ち熱分解量が30重
量%以上75重量%以下であり、且つ全領域にわた
つて最大熱分解速度が25重量%/分をこえない試
料が結合材として適当なものであることをみとめ
た。450℃における熱分解量が30重量%以下のも
のは砂中子粘結剤として用いたときの崩壊性が不
充分であり、75重量%以上のものは注湯時の結合
性が不充分であつていずれも結合剤として適当で
ない。また、最大熱分解速度を示す熱分解曲線の
ピークが25重量%/分以上に達するものは急激な
ガス発生を伴うもので、やはり結合基材として不
適当なものである。 上記のような熱的挙動を示す結合材は、単一の
化合物では要件を満足させることは困難であり、
少くとも2つの成分からなる組成物であつて互に
混和性があり、且つ加熱により相互間で反応する
ことができる組成物を比較的低温短時間、例えば
150〜300℃、30秒〜5分程度の加熱で一部反応さ
せたものが良好な性質を示すものである。 而して、結合材の第1の成分としては、水酸基
又はカルボキシル基を有する有機化合物、例えば
アセチルセルロース、ニトロセルロースなどのセ
ルロース誘導体;グルコース、フラクトース、キ
シロース、蔗糖、澱粉等の単糖類、オリゴ糖類及
び多糖類;ポリビニルアルコール、エチレン・酢
酸ビニルコポリマーの部分ケン化物;水酸基末端
を有する液状ポリブタジエンなどの合成高分子;
ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパ
ン、エチレングリコール、グリセリンなどの多価
アルコール及びこれらの初期縮合物;ピロカテコ
ール、レゾルシノールなどのフエノール類などか
ら選択することができる。他方の成分としては、
水酸基と反応性を有する熱硬化性樹脂初期縮合物
例えばメラミン・ホルムアルデヒド初期縮合物及
びそのアルキルエーテル、尿素、ホルムアルデヒ
ド初期縮合物及びそのアルキルエーテル、フルフ
リルアルコール又はフルフラールとホルムアルデ
ヒドの初期縮合物、エポキシ樹脂初期縮合物など
から選択することができる。 結合剤の製造方法ならびに応用方法について鋳
造用砂中子粘結剤に例をとつて説明すると次のと
おりである。即ち、上記第1の成分である有機化
合物と第2の成分である熱硬化性樹脂初期縮合物
を共通の溶剤が存在する組合せとして選択し、こ
れを該溶剤に溶解し鋳造用砂と混合した後、該溶
剤を揮発除去し2成分の混合物で被覆された砂を
得る。次いでこの被覆砂を中子成型用型内に充填
し、150〜300℃、30秒〜5分程度の熱処理を行う
ことにより2成分が部分的に反応すると同時に砂
を結合し中子成型物を得る。この中子成型物は通
常の鋳造工程に使用し、実用評価を行う。一方、
2つの成分を砂を用いないで混合し、溶媒除去
後、短時間加熱したものを試料として熱天秤で加
熱減量を測定する。 以下に実施例をあげて本発明を説明する。尚実
施例中、部とあるのはすべて重量部を示す。 実施例 1 グルコースの30%水溶液250部にメチル化メチ
ロールメラミン〔住友化学工業株式会社製スミマ
ールM30W〕32.5部(77%水溶液)を加え、10分
間撹拌して得られた結合剤液を70℃の熱風乾燥機
中で乾燥し、200℃で1分間熱処理したものを熱
天秤測定用試料1とした。またこの結合剤液8.5
部とケイ砂(フラタリー)100部とを開放槽型混
合撹拌機に入れ約70℃の温風を吹きつけながら混
練し、30分経過後に滑剤としてステアリン酸カル
シウムを0.1部添加して被覆砂を作成した。上記
試料1の熱天秤測定結果を第1図に示した。第1
図中の曲線は減量(W%)と加熱温度との関係
を示すグラフであり、又曲線は減量速度(減量
wを時間tで割つたもので微分式dw/dtで示し
てある。)と加熱温度との関係を示すグラフであ
り、曲線,は同時に描かれる。尚以下の第2
図〜第9図に於いても同様である。また被覆砂は
JISK6910「シエルモールド用粉状樹脂試験方法」
に準じ、成型した試験片の抗折力を測定した。但
し、成型時の金型温度は270±10℃、加熱時間は
1分とした。更に各被覆砂の崩壊性と熱天秤によ
る崩壊性を比較するため試験片をアルミ箱でつつ
み所定温度(520℃)の電気炉内で3分間処理し
て冷却後の残留抗折力を測定し、強度残留率(強
度残留率=残留抗折力÷抗折力)を求めた。なお
高温強度は280℃での試験片の引張強度を測定し、
定性的に表現した。これらの結果を表―1に示し
た。 実施例 2 酢酸繊維素〔ダイセル化学工業株式会社製、酢
化度55.5%、25℃のアセトン溶液で測定した極限
粘度が0.80〕の20%アセトン溶液100部とメチル
化メチロールメラミン(住友化学製スミマール
M30W)104部(77%水溶液)を加え、10分間撹
拌して得られた結合剤液を実施例1と同様にして
熱天秤測定用試料2とした。その熱天秤測定結果
を第2図に示した。またこの粘結剤液6.1部を用
いた他は実施例1と同様にして被覆砂を作成し、
中子成型用被覆砂として評価した結果を表―1に
示した。 実施例 3 酢酸繊維素〔ダイセル化学工業株式会社製、酢
化度51.0%、25℃のアセトン溶液で測定した極限
粘度が0.63〕の20%アセトン溶液150部にメチル
化メチロールメラミン〔住友化学工業株式会社製
スミマールM30W)91部(77%水溶液)を、実施
例1と同様にして混合し、熱天秤測定用試料3を
得た。又この結合剤液7.2部を用いた他は実施例
1と同様にして被覆砂を作製した。熱天秤測定結
果を第3図に、被覆砂評価結果を表―1に示し
た。 実施例 4 グルコースの30%水溶液93.3部にメチル化メチ
ロールメラミンの77%水溶液〔住友化学工業株式
会社製スミマールM―30W〕15.5部を加え、10分
間撹拌して得られた結合剤液の一部を実施例1と
同様にして、熱天秤測定用試料4とした。またこ
の結合剤液8.2部とケイ砂(三河6号)100部とを
開放槽型混合撹拌機に入れ、約70℃の熱風を吹き
つけながら混練し、30分間経過後に滑剤としてス
テアリン酸カルシウムを0.1部添加して被覆砂を
作成した。熱天秤測定結果を第4図に、被覆砂の
評価結果を表―1に示した。 比較例 1 市販シエルモールド用フエノール樹脂の30%メ
タノール溶液を実施例1と同様にして乾燥、熱処
理し熱天秤測定用試料4とした。またこの結合剤
液10部を用いた他は実施例1と同様にして被覆砂
を作製した。熱天秤測定結果を第5図に、被覆砂
評価結果を表―1に示した。 比較例 2 酢酸繊維素(ダイセル化学工業株式会社製、酢
化度55.5%、25℃のアセトン溶液で測定した極限
粘度0.80)の20%アセトン溶液を実施例1と同様
にして乾燥、熱処理し熱天秤測定用試料5とし
た。またこの結合剤液15部を用いた他は、実施例
1と同様にして被覆砂を作製した。熱天秤測定結
果を第6図に、被覆砂評価結果を表―1に示し
た。 比較例 3 メチル化メチロールメラミン樹脂(住友化学工
業株式会社製スミマールM30W、77%水溶液)を
実施例1と同様にして乾燥、熱処理して熱天秤測
定用試料6とした。またこの結合剤液3.9部を用
いる他は、実施例1と同様にして被覆砂を作製し
た。熱天秤測定結果を第7図に、被覆砂評価結果
を表―1に示した。 比較例 4 市販シエルモールド用フエノール樹脂の30%ア
セトン溶液317部と比較例2で用いた酢酸繊維素
の20%アセトン溶液25部とを混合し、実施例1と
同様にして乾燥、熱処理して熱天秤測定用試料7
とした。またこの粘結剤液を10.2部用いる他は実
施例1と同様にして被覆砂を作製した。熱天秤測
定結果を第8図に、被覆砂評価結果を表―1に示
した。 比較例 5 市販鋳型用フラン樹脂(日立化成製ヒタフラン
VF603K)100部にリン酸系硬化剤40部を添加混
合し、20℃で24時間反応硬化させたものを熱天秤
測定用試料8とした。 また、ケイ砂(フラタリー)100部を実施例1
記載の撹拌機に入れ、撹拌開始約10秒後、リン酸
系硬化剤0.57部を添加し、約60秒撹拌する。この
後上記ヒタフランVF603Kを1.43部添加し約120
秒混合撹拌する。こうして得られた被覆砂を
JISK6910「シエルモールド用粉状樹脂試験方法」
に記載の金型に充填し常温で24時間硬化させて試
験片を作製した。熱天秤測定結果を第9図に被覆
砂評価結果を表―1に示した。
【表】 比較例1、4、5の被覆砂は、鋳造後の砂の崩
壊性が不良であつた。一方、比較例2の被覆砂は
加熱時のガス発生が著るしく、注湯時変形がみら
れた。比較例3の被覆砂は加熱時に刺激臭を伴う
ガス発生が著るしかつた。本発明の実施例はいず
れもアルミ合金鋳造用中子粘結剤としてすぐれた
ものであつた。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第9図は本発明実施例及び比較例に於
ける熱天秤測定結果を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水酸基又はカルボキシル基を有する有機化合
    物と、水酸基と反応性を有する熱硬化性樹脂初期
    縮合物とからなり、空気中毎分20℃の昇温速度の
    加熱条件下における最大減量速度が25重量%/分
    以下であり、かつ450℃における減量が30重量%
    以上75重量%以下である鋳物砂用熱分解性結合
    材。 2 水酸基又はカルボキシル基を有する有機化合
    物がセルロース誘導体、単糖類、オリゴ糖類、ポ
    リビニルアルコール、エチレン・酢酸ビニル共重
    合体の部分ケン化物、水酸基末端を有する液状ポ
    リブタジエン及びフエノール類からなる群から選
    ばれたものである特許請求の範囲第1項記載の鋳
    物砂用熱分解性結合材。 3 水酸基と反応性を有する熱硬化性樹脂初期縮
    合物がメラミン・ホルムアルデヒド初期縮合物及
    びそのアルキルエーテル、尿素・ホルムアルデヒ
    ド初期縮合物及びそのアルキルエーテル、エポキ
    シ樹脂初期縮合物からなる群から選ばれたもので
    ある特許請求の範囲第1項又は第2項記載の鋳物
    砂用熱分解性結合材。
JP1120781A 1981-01-28 1981-01-28 Thermally decomposable binder Granted JPS57124542A (en)

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